POLITECHNIKA ŚLĄSKA

PODSTAWY INŻYNIERII WYTWARZANIA

SPRAWOZDANIE

„OBRÓBKA SKRAWANIEM”

Obróbka skrawaniem, skrawanie, nadawanie obrabianym przedmiotom żądanych kształtów, wymiarów oraz jakości powierzchni przez częściowe usuwanie ich materiału narzędziami skrawającymi.

Podstawowe obróbki skrawaniem to:

• toczenie,

• frezowanie

• struganie

• szlifowanie

• wiercenie

TOCZENIE

Toczenie, najbardziej rozpowszechniony sposób obróbki skrawaniem, polegający na tym, że przedmiot obrabiany wykonuje ruch obrotowy, a narzędzie (nóż tokarski) - ruch liniowy.

Podstawowymi odmianami toczenia są:

• toczenie wzdłużne

• przecinanie

• nawiercanie nakiełków

• Wiercenie i rozwiercanie

• Wytaczanie otworów

• Toczenie gwintów i stożków

• Toczenie kształtowe nożem krążkowym

• Toczenie kopiowe (z kopiami hydraulicznymi mocowanymi na suporcie drukarek)

Gwintownik, wieloostrzowe narzędzie służące do nacinania gwintu wewnętrznego.

Rozróżnia się gwintowniki ręczne (komplet dwóch lub trzech gwintowników) oraz gwintowniki maszynowe (do otworów przelotowych i do otworów nieprzelotowych).

Ze względu na rodzaj nacinanego gwintu gwintownika rozróżnia się gwintowniki do gwintów walcowych i stożkowych, a ponadto do gwintów metrycznych, calowych, trapezowych, rurowych itp.

Toczenie przeprowadza się na tokarkach.

Tokarka, obrabiarka skrawająca, przeznaczona głównie do toczenia przedmiotów w kształcie brył obrotowych. Poza toczeniem na tokarce można wykonywać również: wiercenie, rozwiercanie, przecinanie, radełkowanie, gwintowanie, a przy użyciu dodatkowych przyrządów, także frezowanie i szlifowanie. Podstawowymi zespołami składowymi tokarki są: silnik elektryczny, elementy nośne (łoże, kadłub), wrzeciennik, skrzynka posuwów, suport i urządzenia sterujące.

Wyróżniamy tokarki:

• Kłowe

• Rewolwerowe

• Tarczowe

• Karuzelowe

• Uchwytowe

• Półautomaty i automaty tokarskie

Narzędzia tokarskie

Narzędzia stosowane w obróbce tokarskiej, w zależności od budowy i sposobu pracy dzieli się na:

        · noże (do toczenia zewnętrznego i wewnętrznego),

        · noże do nacinania gwintu,

        · gwintowniki,

        · wiertła i nawiertaki,

        · narzędzia specjalne.

Noże tokarskie są narzędziami jednoostrzowymi znajdującymi zastosowanie w obróbce powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych brył obrotowych. Wyróżnić można wśród nich (biorąc za kryterium podziału sposób pracy):

1) noże ogólnego przeznaczenia zwane również normalnymi lub punktowymi,

2) noże kształtowe, stosowane do obróbki powierzchni kształtowych,

3) noże obwiedniowe, stosowane do obróbki obwiedniowej np. gwintów czy ślimaków.

Największe, zastosowanie znajdują noże ogólnego przeznaczenia, pośród których wymienić można:

1) noże imakowe mocowane w imakach suportów tokarek,

2) noże do głowic rewolwerowych - mocowane za pośrednictwem specjalnych oprawek - w gniazdach głowic tokarek rewolwerowych oraz półautomatów i automatów tokarskich.

Podstawowe odmiany noży imakowych przedstawiono na rys.1. Noże imakowe podzielić można na prawe (przemieszczające się podczas skrawania ku wrzeciennikowi) oraz lewe (przemieszczające się podczas skrawania ku konikowi

Między tymi narzędziami istnieją zasadnicze różnice w budowie, geometrii ostrza, wymiarach i w sposobie pracy. Spośród wielu parametrów geometrycznych narzędzi tokarskich (rys. 2) najistotniejsze z punktu widzenia programowania są:

        · kąt przystawienia
,

        · kąt wierzchołkowy naroża
,

        · pomocniczy kąt przystawienia
.

        · długość krawędzi skrawającej
,

        · promień zaokrąglenia ostrza
.

 

Wiór jest produktem procesu skrawania. Klasyfikacja wiórów ich budowy i kształtu, klasyfikacja wiórów ze względu na budowę, rozróżniamy: - wióry odłupywane lub odrywane, które są wynikiem przekroczenia wytrzymałości rozdzielczej materiału warstwy skrawanej, materiały twardych i kruchych (żeliwa, twarde brązy), poszczególne elementy tego wióra nie są ze sobą powiązane; - wióry ścinane, wynikiem przekroczenia wytrzymałości na ścinanie. Wióry takie występują w różnych odmianach w praktycznie stosowanych warunkach obróbki. Wśród wiórów ścinanych rozróżniamy poniższe odmiany. - Wióry elementowe, (odpryskowymi) są to pojedyncze cząstki wióra lub grupy cząstek wióra słabo ze sobą połączone i rozsypujące się przy zderzeniu. - Wióry wstęgowe, powstające podczas skrawania stali z dużymi prędkościami skrawania przy małych przekrojach warstwy skrawanej. Powierzchnia wióra od strony ostrza jest gładka, powierzchnia zewnętrzna pomarszczona, nierówna. - Wióry schodkowe mają podobnie jak wiór wstęgowy wyraźnie zarysowane linie zgniotu, zakrzywione mocno od strony powierzchni spływu wióra. W odróżnieniu od wióra wstęgowego w wiórze schodkowym występują ostro zarysowane granice podziału wióra na elementy nachylane do kierunku skrawania pod kątem. Gdy naruszenie spójności jest całkowite, wiór taki nazywamy elementowym.

FREZOWANIE

Frezowanie stanowi jeden ze sposobów obróbki skrawaniem, jest stosowane do obróbki płaszczyzn, rowków, nacinania gwintów, kół zębatych itp. Frezowanie umożliwia obróbkę: płaszczyzn, rowków, kanałków, powierzchni kształtowych i uzębień. Wykonywane jest obrotowymi narzędziami wieloostrzowymi (frezami) na obrabiarkach nazywanych frezarkami. W większości odmian frezowania ruchy posuwowe są prostoliniowe - wykonuje je przedmiot obrabiany; natomiast ruch główny (obrotowy) wykonywany jest przez narzędzie. Dzięki zastosowaniu narzędzi wieloostrzowych i dużych prędkości skrawania frezowanie umożliwia obróbkę z dużą wydajnością.

Frezarka, obrabiarka skrawająca służąca do frezowania płaszczyzn, powierzchni kształtowych, rowków itp. za pomocą frezu.

Rodzaje frezarek:

Pod względem rozpowszechnienia frezarki zajmują drugie miejsce, po tokarkach. Ze względu na przeznaczenie frezarki dzielą się na trzy grupy:

1) ogólnego przeznaczenia, umożliwiające obróbkę, różnych powierzchni na różnych przedmiotach obrabianych,
2) specjalizowane, umożliwiające obróbkę określonych powierzchni na różnych przedmiotach obrabianych,
3) specjalne, dostosowane do wykonywania określonych operacji na wybranych przedmiotach obrabianych.

Frezarki ogólnego przeznaczenia:

1. Frezarki wspornikowe:

Cechą charakterystyczną jest przesuwany pionowo na prowadnicach stojaka wspornik, na którym umieszczony jest stół krzyżowy lub krzyżowo skrętny. Ich wadą jest sztywność spowodowana mało sztywnym zawieszeniem wspornika. Przy odpowiednim wyposażeniu np. głowicy skrętnej, stołu obrotowego, podzielnicy uniwersalnej można frezować:

• koła zębate i rowki śrubowe

• Zębatki

• Krzywki

• Rowki rozwiertaków i wierteł

• ślimacznice

2. Frezarki bezwspornikowe:

Mają zastosowanie przy obróbce ciężkich przedmiotów z wysokimi parametrami. Charakteryzują się dużą sztywnością, co pozwala na obrabianie przedmiotów o znacznej masie. Zaletą jest bardzo sztywne podparcie obrabianego przedmiotu.

3. Frezarki wzdłużne:

Posiadają stół przesuwny w kierunku wzdłużnym, a wrzeciennik przesuwany jest na belce pionowej lub stojaku poziomym. Posiada również przesuwaną tuleję wrzecionową.

4. Frezarki stołowe:

Stosowane są głównie w przemyśle precyzyjnym i rzemiośle do dokładnego frezowania drobnych i lekkich przedmiotów (stosowane w wytwórniach aparatury radiowej, telewizyjnej, fotooptycznej i zakładach zegarmistrzowskich). Ze względu na ich niewielkie wymiary i dużą dokładność.

Frez jest to narzędzie wieloostrzowe o kształcie bryły obrotowej, którego ostrza mogą być uformowane przez wykonanie wrębów na powierzchni walcowej, walcowej i czołowej, walcowej i obu czołowych, a także na powierzchni stożkowej lub kształtowej. Na powierzchni walcowej mogą być wykonywane wręby proste lub śrubowe.


Ze względu na rozmieszczenie ostrzy freza rozróżniane jest frezowanie:
 - czołowe, wykonywane frezami o ostrzach rozmieszczonych na powierzchni czołowej i obwodowej,
 - obwodowe, wykonywane frezami mającymi ostrza rozmieszczone tylko na powierzchni obwodowej.

W zależności od położenia freza względem przedmiotu obrabianego rozróżnić można następujące odmiany frezowania czołowego:
- pełne, podczas którego szerokość frezowania B równa jest średnicy freza D,
- niepełne dwustronne, podczas którego szerokość frezowania jest mniejsza od średnicy freza, a frez obustronnie wystaje poza przedmiot obrabiany; frezowanie niepełne dwustronne może być symetryczne (z każdej strony przedmiotu obrabianego frez wystaje o wielkość D-B /2) oraz niesymetryczne,
- niepełne jednostronne, podczas którego frez wystaje jednostronnie poza przedmiot obrabiany

Frezowanie obwodowe, w zależności od zwrotu wektorów prędkości ruchu głównego oraz posuwowego, dzieli się na:

Podział na współbieżne i przeciwbieżne odnosi się również do frezowania czołowego niepełnego jednostronnego. W przypadku frezowania czołowego pełnego:
- podczas wcinania się w materiał obrabiany ostrze pracuje przeciwbieżnie,
- podczas wychodzenia ze styku z powierzchnią obrobioną ostrze pracuje współbieżnie.

Ze względu na kształt powierzchni obrobionej, frezowanie obwodowe podzielić można na:
- walcowe, wykonywane frezami o części roboczej walcowej; oś freza jest wówczas równoległa do powierzchni obrabianej,
- kształtowe, wykonywane frezami o krzywoliniowych tworzących części roboczej; oś freza może wówczas zajmować różne położenia względem powierzchni obrabianej.

Odmiany frezowania:

Pod względem technologicznym frezowanie dzieli się na:
-frezowanie walcowe (obwodowe), gdzie oś obrotu freza zajmuje położenie równoległe do powierzchni obrobionej (rys.a),
-frezowanie czołowe, gdzie oś obrotu ferza zajmuje położenie prostopadłe do powierzchni obrobionej (rys.b),
-frezowanie skośne, gdzie oś obrotu freza tworzy z powierzchnią obrobioną różny kąt od 0 do 90 stopni.

Pod względem konstrukcyjnym frezowanie dzieli się na :
-frezowanie pełne (trzystronne) - w wyniku obróbki powstają w przedmiocie trzy powierzchnie obrobione, a wymiar obróbkowy B jest wymiarem mieszanym,
-frezowanie niepełne (dwustronne) - w przedmiocie powstają dwie powierzchnie obrobione, a wymiar obróbkowy B jest wymiarem mieszanym,
-frezowanie swobodne (jednostronne) - w przedmiocie powstaje jedna powierzchnia obrobiona (prosto lub krzywookreślona), a wymiar obróbkowy ma kierunek prostopadły do powierzchni obrobionej lub zbliżony do prostopadłego.

Pod względem kinematycznym frezowanie dzieli się na :
-frezowanie przeciwbieżne - przedmiot obrabiany wykonuje ruch posuwowy w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu ostrzy freza (rys.a),
frezowanie współbieżne - przedmiot obrabiany wykonuje ruch posuwowy w kierunku zgodnym do kierunku ruchu ostrzy freza (rys.b).

Pod względem dokładności obróbki frezowanie dzieli się na :
-zgrubne (walcowe i czołowe) IT 13-14, Ra=40-80
-średnio dokładne (walcowe i czołowe) IT 11-12, Ra=10-20
-dokładne (walcowe i czołowe) IT 9-10, Ra=5-15
- bardzo dokładne, osiągane w wyjątkowych przypadkach (czołowe) IT 7,8, Ra=0,63-1,2.

STRUGANIE

Struganie, rodzaj obróbki skrawaniem za pomocą noża strugarskiego lub dłutowniczego. Rozróżnia się struganie: pionowe (dłutowanie) i poziome - wzdłużne (ruch główny wykonuje przedmiot obrabiany, ruch posuwowy - narzędzie) oraz poprzeczne (narzędzie wykonuje ruch główny, przedmiot obrabiany - okresowy ruch posuwowy).

Strugarka, obrabiarka skrawająca służąca do obróbki struganiem powierzchni płaskich. Rozróżnia się strugarki: poziome (poprzeczne i wzdłużne) oraz pionowe (dłutownice). Strugarki poprzeczne przeznaczone są do obróbki niewielkich przedmiotów, a strugarki wzdłużne - do obróbki dużych powierzchni

Rodzaje strugarek:

• Poprzeczne

• Podłużne

Ruch narzędzia jest prostoliniowo-zwrotny względem przedmiotu obrabianego. Ruch 2400 w stronę materiału jest ruch roboczy (skrawający) a ruch powrotny to ruch jałowy.

1. Strugarki poprzeczne:

Ruch głowicy prostoliniowo-zwrotny w kierunku poziomym wykonuje nóż strugarski zamocowany w imaku suwaka a ruch posuwowy w kierunku poprzecznym do kierunku głównego wykonuje przedmiot obrabiany zamocowany na stole.

2. Strugarki podłużne:

Ruch prostolinijno-zwrotny wykonuje przedmiot zamocowany na stole, natomiast narzędzie zamocowane w imaku nożowym wykonuje ruch posuwowy w kierunku prostopadłym do kierunku ruchu głównego.

Rodzaje strugania:

Pod względem dokładności obróbki, struganie dzieli się na:

• zgrubne;

• średnio dokładne;

• Dokładne;

• Bardzo dokładne;

Dodatkowo wyróżnia się (ze względu na położenie płaszczyzny utworzonej przez wektory prędkości ruchów: głównego i posuwowego) struganie:

• Pionowe (dłutowanie);

• Poziome, które można podzielić na:

1. Wzdłużne - ruch główny wykonuje przedmiot obrabiany, a ruch posuwowy narzędzie;

2. Poprzeczne - ruch główny wykonuje narzędzie, a ruch posuwowy przedmiot obrabiany

SZLIFOWANIE

Szlifowanie, obróbka ścierna, sposób obróbki skrawaniem, w którym narzędziem skrawającym jest ściernica, osełka lub taśma ścierna. Przy szlifowaniu ruch roboczy obrotowy wykonuje zawsze ściernica, ruch posuwowy, prostoliniowy lub obrotowy, wykonuje przedmiot obrabiany lub ściernica (niekiedy ruch ten złożony jest z ruchu ściernicy i przedmiotu).

Szlifowanie stosuje się do obróbki stalowych przedmiotów hartowanych (np. narzędzi skrawających), do zdzierania niewielkiej ilości materiału z przedmiotów walcowanych, kutych lub odlewanych oraz do obróbki wykańczającej przedmiotów metalowych (gładzenie, dogładzanie i docieranie).

Ściernica, narzędzie ścierne do szlifowania w postaci bryły obrotowej z ziaren elektrokorundu, węglika krzemu i diamentu, związanych spoiwem ceramicznym, żywicznym, gumowym lub metalowym, rzadziej silikatowym albo magnezytowym.

Produkuje się ponad dwadzieścia rodzajów ściernicy o różnych kształtach. Najczęściej stosowane są ściernice: tarczowe (do szlifowania płaszczyzn, wałków, otworów i narzędzi) i kształtowe garnkowe (do szlifowania narzędzi i płaszczyzn, gdy potrzebna jest mała powierzchnia zetknięcia narzędzia z przedmiotem obrabianym).

Rodzaje szlifierek:

1. Szlifierki do powierzchni okrągłych:

1. Szlifierki do wałków:

• Szlifierki z przesuwem wzdłużnym stołu z przedmiotem - przedmiot obraca się z małą prędkością, a ściernica wykonuje ruch obrotowy o dużej prędkości i dosuwa się do przedmiotu obrabianego.

• Szlifierki ze wzdłużnym przesuwem suportu ściernicy - ruch wzdłużny wykonuje ściernica.

• Szlifierki wcinające - nie ma posuwu stołu, a przedmiot szlifowany jest na całej długości szeroką ściernicą z ciągłym dosuwem.

2. Szlifierki uniwersalne:

Stosuje się je do szlifowania powierzchni wałkowych i stożków zewnętrznych, jak również otworów, kołnierzy, również wałków, tulei, a także przedmiotów kształtowych.

3. Szlifierki produkcyjne kłowe:

Mają uproszczoną konstrukcje. Służą do szlifowania powierzchni zewnętrznych cylindrycznych i stożkowych, wałków stopniowych i szlifowania profilowego.

4. Szlifierki do wałków bezkłowe:

Szlifuje się nimi przelotowo przedmioty cylindryczne, stożkowe kształtowane sposobem wgłębnym. Bazą obróbkową jest zewnętrzna ściernica wałka.

2. Szlifierki do otworów:

Stosowane są do obróbki wewnętrznych powierzchni cylindrycznych i stożkowych: z obracającym się przedmiotem lub nieruchomym przedmiotem. Znajdują zastosowanie do obróbki tulei z pierścieniami, których zewnętrzne i wewnętrzne powierzchnie powinny być dokładnie współosiowe.

3. Szlifierki do płaszczyzn:

Wyróżnia się szlifierki do płaszczyzn:

• Obwodowe - ze stołem prostokątnym lub obrotowym

• Czołowe ze stołem:

• Prostokątnym (szlifują obwodem średnicy małe powierzchnie)

• Obrotowym (skrawają czołem ściernicy duże przedmioty lub dużo małych - produkcja masowa)

WIERCENIE

Wiercenie- stosowane jest do wykonywania otworów i należy do najczęściej stosowanych sposobów obróbki

1. Wiertarki:

Przeznaczone głównie do obróbki otworów za pomocą wierteł krętych. Można też nimi rozwiercać, gwintować, fazować stożkowo. W wiertarce narzędzie wykonuje ruch główny obrotowy i posuwowy wzdłuż osi, a przedmiot jest nieruchomy.

Rodzaje wiertarek

1. Wiertarki stojakowe (kadłubowe):

Podstawowym elementem nośnym jest stojak o przekroju poprzecznym. Rozróżnia się dwie podstawowe odmiany tych wiertarek:

• Z nieprzesuwnym napędem wrzeciona

• Z przesuwnym napędem wrzeciona

2. Wiertarki stołowe:

Przeznaczone są głównie do obróbki otworów do 20 mm. Zamocowane są na stołach warsztatowych. Posuw wrzeciona ułożyskowanego wysuwanej tulei jest ręczny, a powrót samoczynny. Mogą być budowane jako podwójne, potrójne, poczwórne wiertarki szeregowe na wspólnej podstawie.

3. Wiertarki promieniowe:

Stosowane są do obróbki otworów w dużych przedmiotach. Zakres prac jest podobny do wiertarek stojakowych, lecz gabaryty przedmiotów umieszczanych są większe. Do dokonania otworów o dokładnym rozstawieniu stosuje się płyty wiertnicze z tulejami wiertarskimi (służą do prowadzenia wierteł krętych). Wrzeciennik wiertarki przesuwany jest wzdłuż obrotowego ramienia, dzięki czemu wrzeciono można ustawić według współrzędnych biegunowych w stosunku w stosunku do różnie rozstawionych otworów na powierzchni obrabianego przedmiotu.

4. Wiertarki rewolwerowe:

Maszyny te przeznaczone są do obróbki otworów wymagających zastosowania kilku zabiegów obróbkowych np. wiercenia, rozwiercania, gwintowania. Mają 6 wrzecion umieszczonych w głowicy rewolwerowej (przez przekręcenie głowicy kolejne wrzeciono ustawia się w pozycji pracy).

5. Wiertarki wielowrzecionowe:

Wiertarki te budowane są w układzie pęczkowym, w którym jednym silnikiem elektrycznym napędzany jest przez skrzynię prędkości cały pęczek przestawnych wrzecion wiertarskich. Korpus wrzeciennika przesuwa się po prowadnicach na stojaku wiertarki. Posiadają od kilku do kilkudziesięciu wrzecion (8 - 36), które są ułożyskowane w jednej głowicy wielowrzecionowej i pracują równocześnie. Przeznaczone są do obróbki seryjnej.

Wiertarki słupowe:

Wiertarki te budowane są dla przedmiotów o średnicy nieprzekraczającej 30 mm. Korpusem nośnym jest słup prosty wewnętrzny. Posuwy wrzeciona są najczęściej ręczne, a stół wiertarki można obracać wokół słupa, przesuwać pionowo i mocować na dowolnej wysokości. Zaś duże przedmioty można mocować bezpośrednio.

2

---